JP2005163821A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】 クランク軸のカウンターウェイト部による軸受荷重の低減機能を保持しつつ、軸受荷重を最終的に支持するシリンダブロックの軸受ジャーナル部の強度を向上し得る軸受ジャーナル部構造を備えたエンジンを提供する。
【解決手段】 シリンダ数が３気筒以上で構成されるエンジンであって、シリンダブロックの軸受ジャーナル部に装着されたクランク軸受に支持されるクランク軸のクランクウェブにカウンターウェイトを備え、前記カウンターウェイトは、中間気筒を除く気筒に設けられたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリンダ数が３気筒以上であって、軸受ジャーナル部に装着されたクランク軸受に支持されるクランク軸にカウンターウェイトを備えたエンジンに関する。

一般に、エンジンのクランク軸受に作用する軸受荷重は、前端側気筒からの荷重を支持する前端側クランク軸受及び後端側気筒からの荷重を支持する後端側クランク軸受よりも、該前端側気筒と後端側気筒との間の１気筒あるいは複数気筒からなる中間気筒からの荷重を支持する中間クランク軸受の方が大きくなる。
かかる軸受荷重は、クランク軸受を介してシリンダブロックあるいは該シリンダブロックの下部に固定されるロワーケースで受け持つこととなるため、該シリンダブロックの軸受ジャーナル部あるいはロワーケースの軸受支持部の強度を、該軸受荷重に耐え得る強度に維持している。

かかる軸受荷重に対するロワーケースの軸受支持部の強度を増大した手段の１つとして、特許文献１（特開平７−１１９５４５号公報）の技術が提供されている。特許文献１においては、軸受荷重を支持するロワーケースのベアリングキャップ部と該ベアリングキャップ部の取付面となる外壁面との結合部の形状を中央部が開口した三角形状に形成して強度を増大するとともに、クランク軸の前記三角形状部に対応するカウンターウェイト部をクランクジャーナル部から外周に向けてテーパ状に切欠き、切欠いた分のウェイトをカウンターウェイト部の内側に付け足すことで、前記三角形状部との干渉を回避するように構成している。

特開平７−１１９５４５号公報

しかしながら、特許文献１の技術においては、軸受荷重を支持するロワーケースのベアリングキャップ部を中空の三角形状に形成して強度を増大しているが、三角形状部とクランク軸との接触を防ぐために、クランク軸の形状が複雑となり、加工も複雑化する。
また、特許文献１の技術においては、クランク軸のカウンターウェイト部の形状を加工しない場合は、ベアリングキャップ部をクランク軸と直角方向に延設することで、中空の三角形状に形成することはできるが、エンジンが大型化してしまう。

従って、本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、クランク軸のカウンターウェイト部による軸受荷重の低減機能を保持しつつ、軸受荷重を最終的に支持するシリンダブロックの軸受ジャーナル部の強度を向上し得る軸受ジャーナル部構造を備えたエンジンを提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、シリンダ数が３気筒以上で構成されるエンジンであって、シリンダブロックの軸受ジャーナル部に装着されたクランク軸受に支持されるクランク軸のクランクウェブにカウンターウェイトを備え、前記カウンターウェイトは、中間気筒を除く気筒に設けられたことを特徴とする。

シリンダ数が３気筒以上のエンジンにおいては、クランクウェブに設けたカウンターウェイトによる複数のクランク軸受の軸受荷重については、前端側気筒及び後端側気筒のクランクウェブにカウンターウェイトを設けておけば、中間気筒におけるクランクウェブのカウンターウェイトを省略しても、該軸受荷重の低減効果への影響は少ないことを、発明者らは、実験およびシミュレーション計算によって知見した。
そこで、かかる発明によれば、クランク軸を、前端側気筒及び後端側気筒のクランクウェブに前記カウンターウェイトを設けるとともに、該前端側気筒と後端側気筒との間の中間気筒におけるクランクウェブのカウンターウェイトの全部または一部を除去している。

従ってかかる発明においては、前記のように構成することによって、中間気筒以外にカウンターウェイトを設けたことによる各クランク軸受の軸受荷重の増大を最小限に抑制して、クランク軸の重量を軽減できるとともに、該中間気筒におけるカウンターウェイトを除去することによって、該カウンターウェイトによるオイルパン内のオイル（潤滑油）の攪拌に伴うエンジンの摩擦損失を低減することができる。
また、かかる発明によれば、前記中間気筒用の軸受ジャーナル部から前記中間気筒の内側に向けて補強リブを延設したことにより、前記中間気筒のクランク軸受が設けられた軸受ジャーナル部の剛性を増大して、該中間気筒のクランク軸受への軸受荷重に対する軸受ジャーナル部の強度を向上できる。
従って、中間気筒におけるカウンターウェイトの除去に伴い中間気筒側クランク軸受の軸受荷重が多少増加しても、中間気筒側軸受ジャーナル部の強度を高く保持できることとなる。

また、かかる発明において、前記補強リブは、その内部にシリンダヘッド側からのオイルを下方に落すためのオイル通路が形成されるのが好ましい。
このように構成すれば、オイル通路のボス部を利用して軸受ジャーナル部の補強を行うことができて、軸受ジャーナル部を厚肉にすることによる重量増大を伴うことなく該軸受ジャーナル部の強度を増大できる。
そして、前記エンジンは、シリンダが直列３気筒またはＶ型６気筒で構成されるのがよい。

本発明によれば、中間気筒以外にカウンターウェイトを設けたことによる各クランク軸受の軸受荷重の増大を最小限に抑制して、クランク軸の重量を軽減できるとともに、該中間気筒におけるカウンターウェイトを除去することによって、該カウンターウェイトによるオイルパン内のオイル（潤滑油）の攪拌に伴うエンジンの摩擦損失を低減することができ、さらには、中間気筒用の軸受ジャーナル部から前記中間気筒の内側に向けて補強リブを延設したことにより、前記中間気筒のクランク軸受が設けられた軸受ジャーナル部の剛性を増大して、該中間気筒のクランク軸受への軸受荷重に対する軸受ジャーナル部の強度を向上できる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は本発明の実施例に係るエンジンのシリンダブロックを示し、クランク軸を配置したときのクランク軸心線に沿う平面図である。図２はクランク軸及びクランク軸受の側面図である。

図１〜２において、１０はシリンダブロックで、この例では３気筒の場合を示している。該シリンダブロック１０において、３ａは前端側気筒を構成するシリンダ、３ｃは後端側気筒を構成するシリンダ、３ｂは中間気筒を構成するシリンダである。また、４ａは前端側気筒の軸受ジャーナル部、４ｄは後端側気筒の軸受ジャーナル部、４ｂ〜４ｃは中間気筒の軸受ジャーナル部、１０ｂはシリンダブロック外壁部である。
１２ａは前記前端側気筒の軸受ジャーナル部４ａに装着された前端側気筒のクランク軸受、１２ｄは前記後端側気筒の軸受ジャーナル部４ｄに装着された後端側気筒のクランク軸受、１２ｂ〜１２ｃは前記中間気筒の軸受ジャーナル部４ｂ〜４ｃに装着された中間側気筒のクランク軸受である。２１は図示しないボルトにより前記各クランク軸受１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを軸受ジャーナル部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに固定するための軸受キャップである。

１１はクランク軸、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは該クランク軸１１のクランクジャーナルで、前記クランク軸受１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに回転自在に支持されている。１４はクランクピン、２０はクランクウェブ、１５は該クランクウェブ２０に設けられてクランク軸１１に加わるガス圧による力及び慣性力とのバランス力を発生させるためのカウンターウェイトである。
本発明においては、前記各気筒のクランクウェブ２０のうち、前端側気筒（シリンダ３ａ）及び後端側気筒（シリンダ３ｃ）のクランクウェブ２０にカウンターウェイト１５を設け、中間気筒（シリンダ３ｂ）のクランクウェブ２０のカウンターウェイト１５の全部または一部を除去している。５はカウンターウェイト除去部である。
尚、４気筒以上の場合は、前端側気筒及び後端側気筒のクランクウェブ２０にカウンターウェイト１５を設け、他の中間気筒の全部または一部におけるクランクウェブ２０のカウンターウェイト１５についてその全部または一部を除去する。
即ち、前記カウンターウェイト１５は、中間気筒を除く気筒に設けられている。

２は前記中間気筒の軸受ジャーナル部４ｂ、４ｃの側部に貫設されたオイル落し穴（オイル通路）で、図示しないシリンダヘッド側からのオイルを下方のオイルパン内に落すもので、この例ではクランク軸心１０ａ方向に２個設けられている（３個以上でもよい）。２ａは前記オイル落し穴２のボス部である。
本発明においては、前記クランク軸１１におけるカウンターウェイト除去部５により形成されたスペースに、前記中間気筒の軸受ジャーナル部４ｂ、４ｃの側部から、前記オイル落し穴２のボス部２ａを利用してシリンダブロック外壁部１０ｂまで延びる補強リブ１を形成している。即ち、前記補強リブ１は、前記中間気筒の両側の軸受ジャーナル部４ｂ、４ｃから前記中間気筒の内側に延設されている。

かかる実施例においては、前記のように、前端側気筒（シリンダ３ａ）及び後端側気筒（シリンダ３ｃ）のクランクウェブ２０にカウンターウェイト１５を設けるとともに、該前端側気筒及び後端側気筒との間の中間気筒（シリンダ３ｂ）におけるクランクウェブ２０のカウンターウェイト１５の全部または一部を除去している（５はカウンターウェイト除去部）。
しかるに、発明者らの実験およびシミュレーション計算によれば、シリンダ数が３気筒以上のエンジンにおいては、クランクウェブ２０に設けたカウンターウェイト１５による複数のクランク軸受１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの軸受荷重については、前端側気筒及び後端側気筒のクランクウェブ２０にカウンターウェイト１５を設けておけば、中間気筒におけるクランクウェブ２０のカウンターウェイト１５を省略しても、該軸受荷重の低減効果への影響は少ないことが知見されている。

従ってかかる実施例においては、クランク軸を、前端側気筒及び後端側気筒のクランクウェブに前記カウンターウェイト１５を設けるとともに、該前端側気筒と後端側気筒との間の中間気筒におけるクランクウェブ２０のカウンターウェイト１５の全部または一部を除去している。
従って、かかる実施例においては、クランク軸１１を前記のように構成することによって、該中間気筒（シリンダ３ｂ）におけるカウンターウェイト１５を除去したことによる各クランク軸受１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの軸受荷重の増大を最小限に抑制して、クランク軸１１の重量を軽減できるとともに、該中間気筒（シリンダ３ｂ）におけるカウンターウェイト１５を除去することによって、該カウンターウェイト１５によるオイルパン内のオイル（潤滑油）の攪拌に伴うエンジンの摩擦損失を低減することができる。

また、かかる実施例によれば、前記クランク軸１１のカウンターウェイト除去部５側のスペースに、前記中間気筒（シリンダ３ｂ）の軸受ジャーナル部４ｂ、４ｃから前記オイル落し穴２のボス部２ａを利用してシリンダブロック外壁部１０ｂまで補強リブ１を延設したことにより、該軸受ジャーナル部４ｂ、４ｃの重量を増加することなく、前記中間気筒（シリンダ３ｂ）のクランク軸受１２ｂ、１２ｃが設けられた軸受ジャーナル部４ｂ、４ｃの剛性を増大でき、該中間気筒のクランク軸受１２ｂ、１２ｃへの軸受荷重に対する軸受ジャーナル部４ｂ、４ｃの強度を向上できる。
従って前記中間気筒におけるカウンターウェイト１５の除去に伴い、該中間気筒側クランク軸受の軸受荷重１２ｂ、１２ｃが多少増加しても、前記補強リブ１の設置によって中間気筒側軸受ジャーナル部４ｂ、４ｃの強度を高く保持できる。

本発明によれば、エンジンのクランク軸のカウンターウェイト部による軸受荷重の低減機能を保持しつつ、軸受荷重を最終的に支持するシリンダブロックの軸受ジャーナル部の強度を向上し得る軸受ジャーナル部構造を備えたエンジンを提供できる。

本発明の実施例に係るエンジンのシリンダブロックを示し、クランク軸を配置したときのクランク軸心線に沿う平面図である。 クランク軸及びクランク軸受の側面図である。

符号の説明

１ 補強リブ
２ オイル落し穴（オイル通路）
２ａ ボス部
３ａ シリンダ（前端側気筒）
３ｂ シリンダ（中間気筒）
３ｃ シリンダ（後端側気筒）
４ａ 前端側気筒の軸受ジャーナル部
４ｂ、４ｃ 中間気筒の軸受ジャーナル部
４ｄ 後端側気筒の軸受ジャーナル部
５ カウンターウェイト除去部
１０ シリンダブロック
１０ａ クランク軸心
１０ｂ シリンダブロック外壁部
１１ クランク軸
１２ａ 前端側気筒のクランク軸受、
１２ｂ、１２ｃ 中間側気筒のクランク軸受
１２ｄ 後端側気筒のクランク軸受
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ クランクジャーナル
１５ カウンターウェイト
２０ クランクウェブ
２１ 軸受キャップ

Claims (4)

1. シリンダ数が３気筒以上で構成されるエンジンであって、シリンダブロックの軸受ジャーナル部に装着されたクランク軸受に支持されるクランク軸のクランクウェブにカウンターウェイトを備え、前記カウンターウェイトは、中間気筒を除く気筒に設けられたことを特徴とするエンジン。
2. 前記軸受ジャーナル部は、前記中間気筒の両側の軸受ジャーナル部から前記中間気筒の内側に延設された補強リブを有してなることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
3. 前記補強リブは、その内部にシリンダヘッド側からのオイルを下方に落すためのオイル通路を備えたことを特徴とする請求項１記載のエンジン。
4. 前記エンジンは、シリンダが直列３気筒またはＶ型６気筒で構成されたことを特徴とする請求項１記載のエンジン。

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